专利名称：把涂料涂敷到细长材料上的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用以把涂料涂敷到细长材料上的方法和设备。
塑料绝缘导线(例如，用于通讯的塑料绝缘导线)通常是通过把塑料绝缘层挤压在移动着的导线外表的周围而制成的。为了在使用过程中识别的目的，绝缘压出物通常含有颜料，为了变换颜色，挤压设备在使用具有不同颜料的塑料前必须加以清洁。显然，这需要很多时间，而且浪费很多原料。此外，用于这种目的颜料通常是金属基颜料，这会导致成品不合格的数量增加。
如果所有生产的导线可用例如为一种透明塑料的中性绝缘材料制成，然后再上色，那就简便得多。在沿生产线设置于挤压机后的标记装置里变换颜色，成本就比挤压机里变换颜色低得多，而且会使质量和性能都有所改善。
把颜料涂敷到移动着的导线上可以用若干种方法的任何一种去完成。举例说，可用接触式装置例如滚轮来涂颜料，或者借助喷咀，以喷雾或喷流来涂颜料。
在将不同颜色的条纹涂到绝缘导线上的工艺中，公知的是采用含有一对设置于沿预定路径纵向前进的导线相对两侧的空心圆盘的装置，各圆盘设有一排沿周缘间隔的径向取向的小孔，当圆盘转动时，使输送到圆盘上的彩色流体，即涂料，以喷流形式向外流过这些小孔。从这对圆盘的其中一个喷出的涂料喷流加到向前移动的导线上，把彩色标记以规定的间隔涂在导线的一侧上。这对圆盘中纵向偏离上述圆盘的另一圆盘把同一种颜色的标记与上述一个圆盘所涂的标记对正地涂到导线的相对一侧，从而在导线上形成有规律间距的环形条纹。参阅美国专利No.3，176，650。人们已经发现这种装置不适用于要将颜料基本上涂到塑料绝缘导线的全部表面上。
在将颜料涂到塑料绝缘导线上时，遇到的困难是如何控制塑料绝缘导线上的彩色标记的形状和不透明度。在想要或必需使绝缘导线以高速率前进的情况下已经受到困难。由于液体颜料通常是以与绝缘导线的移动路径成90°角而喷到绝缘导线上的，液体颜料可以即刻被加速直至导线的速度，因而引起高导线速度下的强烈撞击。液体可能会溅离导线，引起较差的不透明度。
所寻求的用以把颜料涂到塑料绝缘导线基本上全部圆周表面上的装置最好是非接触式的。其一个原因与构成加于导线上的压出物的塑料的种类有关。在当今世界上，人们发现含氟聚合物具有一些理想的特性。因此，它们的用途激增。可是与某些聚烯烃(例如聚氯乙烯)不同，这些聚烯烃是稍微多孔的，因而允许任何颜料在上述材料冷却前或冷却后涂于其上，含氟聚合物通常是无孔的，必须在它处于挤压后但是冷却前的热状态下把颜料涂于其上。如果在导线包复上压出物后立即采用接触式装置，就会导致塑料产生广布的变形。
更重要的是需要稳定住移动着的导线而克服波动。不然的话，着色可能是不均匀的。有害的波动可能会使移动着的彩色导线讨厌地牵连引线轮或其它设备。
用于对具有较大的直径-介电比(diameter-over-dielectric)的绝缘导线和与挤压机相符合的电缆的表面上色的设备已经可在市场上买到，但只允许挤压带一种基色的塑料。这种系统含有一个高压涂料泵，以及三个装在一圆环上并沿其圆周分布开的喷咀，待涂色的细长材料从此环中通过去。
人们所需要而先有技术中未提供的是允许细长材料以较高速率移动，而把颜料涂到垂直于其纵向轴线的横截面很小的该细长材料上的方法及设备。所寻求的方法及设备应能与用于塑性绝缘材料的挤压机相配合地涂敷颜料。在绝缘层表面上涂敷颜料，应使得颜料基本涂敷在全部表面上。
来用本发明的方法和设备已经克服了上述的问题。在使细长材料上色的方法中，使细长材料和颜料源之间沿细长材料的纵轴方向产生相对运动。颜料以基本上涂敷到细长材料的全部表面面积的方式，以多种喷雾图形(pattern)喷向细长材料。第一组喷雾图形是要使其每个喷雾只占据一个平面范围，且与细长材料的轴线成一预定角度，同时，第一组喷雾图形是配置在颜料输送头和接收卷线盘之间的。第二组喷雾图形可设置于颜料输送头和放线装置之间。第二组的各喷雾图形完全呈圆锥形。第一组和第二喷雾图形是沿细长材料的纵向轴线布置及隔开的。
使塑料绝缘层上色的设备包括用以使被塑料绝缘层所包复的媒质装置沿移动路径而移动的装置。各个喷咀是沿移动路径隔开分布的，将这些喷咀分布设置成使得能把来自颜料源的颜料以喷雾图形喷到塑料绝缘层上，从而使塑料绝缘层的全部表面面积都基本上涂盖有颜料。第一组喷咀使各喷咀喷出的颜料喷雾图形分布在单一平面范围内。第二组喷咀使得各喷咀喷出的喷雾图形成圆锥形。各组喷咀沿移动路径相间隔，且沿不同的径向方向朝向绝缘层。第一组喷咀被配置在颜料输送头和接收卷线盘之间，而第二组喷咀被配置在颜料输送头和把塑料绝缘层包复到导线上的挤压机之间。这样，有利的是第一组喷咀互相之间的配合以及它们沿纵向和圆周方向的分布间隔能使得基本上移动住稳定着的被塑料绝缘的媒质装置，克服有害的波动。
图1是对移动着的导线上的塑料绝缘层进行上色的一种生产线的总体示意图;
图2是一种作为举例的已经包复有塑性绝缘材料的金属导线的横剖视图;
图3是图1的生产线的其中一部分的透视图，示出了一组用来把颜料涂到塑料绝缘层上的喷咀;
图4是图3中的其中一个喷咀放大后的视图;
图5是一种用来将图3中的喷咀移近或移离导线的装置的透视图;
图6和图7是图5中的用以将喷咀移近移离导线的装置其中一部分的正视图;
图8是一个含有第一组和第二组喷雾咀的优选实施例的透视图;
图9是用来变换颜色的转换管的视图;
图10是装容过量的涂料用的罩壳的透视图。
现在参阅图1，图中示出了需要提供塑料绝缘的导线21(见图2)，然后对塑料进行上色的生产线20的总体示意图。后文的描述涉及对金属导线的绝缘及其后的上色，但是应该了解的是本发明的方法和设备也可用来对例如已包复在移动着的细长材料(如光纤)上的塑料绝缘层进行上色。
金属导线22离开输送卷线盘24后，向前穿过拉延装置25，导线的直径在该拉延装置内被缩小。其后，将导线在退火装置26内退火，然后冷却且再加热到所需的温度，此后把导线移入并经过挤压机28。
在挤压机28中，塑料绝缘材料被施加到移动着的导体上，将其包复起来。需要的话，绝缘材料可以是诸如含氟聚合物或聚氯乙烯(pvc)的鲜明颜色或不鲜明颜色的塑料。关于拉延装置、退火装置和挤压机的详细结构在本技术领域中是众所周知的，就不必在本文中详加说明。然后，塑料绝缘导线由牵引盘33移过冷却槽31而移到接收卷线盘35上。传统的标记装置32可被用来将条纹标记加到绝缘层上。
颜料在挤压机28和接收卷线盘35之间被涂到塑料绝缘导线上。沿生产线20涂敷颜料的位置取决于构成作为压出物的塑料的种类。如果压出物是一种聚氯乙烯，可在绝缘导线离开冷却槽31后，或进入冷却槽31前涂敷颜料。聚氯乙烯呈现出多孔性，即使它已被冷却，颜料也会穿过细孔渗入绝缘层，因而绝缘层具有永久的彩色。另一方面，如果压出物是由无孔的含氟聚合物组成的，则在挤压机28和冷却槽31之间的位置涂敷颜料。
颜料涂敷装置40不管其位置如何，总是包括在生产线20中，且有效地把颜料涂敷到移动着的绝缘导线21的大体上整个表面面积上。颜料涂敷装置40是一种非接触的装置则比较好。颜料最好是例如市场上可买到的马萨诸塞州西汉诺威GEMGravure公司生产的No.3616型涂料。
如可以从图3中清楚地看到的那样，装置40含有一个与颜料输送源(未示出)相连接的总管头42。总管头42具有圆环形状，以允许塑料绝缘导线穿过其中向前移动。一组管状支撑构件44-44从总管头42的一侧伸出，它们通过该总管头而与颜料输送源相连接。各管状构件44上装有一个喷咀46，喷咀46有一个与穿过相关的管状构件的通道相连通的入口端。
各喷咀46适合于提供特定的颜料喷雾图形。喷咀46最好在单一平面或单层45内喷射出颜料(见图3和图4)。
此外，各喷咀46被定位在其相关的管状构件上，使其射出的喷雾处在二个与塑料绝缘导线的移动路径成特定的角α(见图4)的平面内。角α使得喷雾具有一个平行于绝缘导线的移动路径但沿绝缘导线移动方向的反方向的分量。角α最好处在大约在135°的范围内。由于喷雾图形的方向，速度分量势必对涂料起到平滑的作用，从而防止过量的聚集。其结果是绝缘层表面上具有基本均匀的涂层。
还应该注意的是，除了配置喷咀的预定角度外，有关喷咀位置还有其余一些因素也是很重要的(参阅图3和图4)。第一，这些喷咀是沿着塑料绝缘导线的移动路径互相交错地排列的。这种交错的布置防止了喷雾图形之间的相互影响。第二，这些喷咀通常是在塑料绝缘导线的周围等角度地隔开的。第三，各喷咀与绝缘导线的移动路径相隔大约半英寸。已经发现当间距增加而超过半英寸时，就会出现塑料绝缘层的涂料复盖厚度不够的情况。
用图5至图7中所示的装置可以实现喷咀向着或离开绝缘导线21的移动。在图5至图7中所示的装置中，总管头42可以包括一个与颜料源相连接的固定的环形构件41和一个可转动构件43。可转动构件43毗连固定构件41而配置，且含有若干个弧形凸轮槽47-47。每个管状构件44贯穿可绕枢轴而运动的密封构件49上的开口48，以及通过其中一个槽47-47。通过可转动构件43，使各管状构件沿着构件43上其相关的槽47移动，从而使喷咀移近或移离绝缘导线21。通过观察图6和图7表示的顺序，就可以见到喷咀向着绝缘导线移动路径的移动情况。各个按枢轴方式配置的密封构件是由一块密封材料和一块底板材料组成的叠片，因此构件49形成了紧贴其移动管子的可转动构件43的密封垫。此外，可转动构件43还沿着重叠固定构件41的圆周边缘表面被密封。
从另一种观点看，喷咀46-46也是很有利的，对于塑料绝缘层获得均匀的涂层来说，重要的是当导线经过涂敷装置向前移动时，需要克服有害的波动，从而有良好的稳定性。已经发现，由于从喷咀46-46所射出喷雾图形，塑料绝缘导线基本上不出现对于所规定路径的任何波动。
从这些附图中还应注意到喷咀46-46是配置在总管头42和接收卷线盘之间的。已经发现，通过在总管头42和挤压机28之间配置第二组喷咀51(见图8)可以加强上色操作。
不同于喷咀46-46，各喷咀50-50提供了颜料浓密的锥形喷雾图形53。各喷咀50提供中等至较大微滴的均匀喷雾。这种喷咀例如是市场上可买到的依利诺斯州惠顿的喷雾系统公司生产的牌号Full Jet 喷咀。喷雾图形外表面上的相对母线之间喷雾角可以处在从大约40°至大约110°的范围内。
此外如在图8中可以看见的，各喷咀50是由从总管头42伸出的管状构件52支撑的。供给总管头42的颜料流过各管状构件52-52，而流到喷咀50-50。
各喷咀50-50的配置方式，能使得减少喷雾图形之间的互相影响以及增强颜料在塑料绝缘导线表面上的复盖厚度。如在图8中可以看到的，喷咀是沿着塑料绝缘导线的移动路径互相交错排列的，从而使得喷雾图形互相隔开。此外，喷咀50-50是围绕绝缘导线的移动路径布置的，各喷咀围绕导线按不同的径向取向，最好使得它们绕移动着的导线等角度地相间隔。
虽然喷咀50-50增强了塑料绝缘层表面积的复盖厚度，但是它们也往往会引起移动着的绝缘导线的波动。可是，这种作用可由各自提供层状喷雾的喷咀46-46而减弱。
上述装置的另一个优点是它能够在例如范围约为2109公斤/平方米的较低压力下提供颜料。这种低压系统不仅比带有高压的系统廉价，而且避免了过量地雾化或呈烟雾状。如果颜料被过分雾化或呈烟雾状，它们就不得不进行冷凝及重新循环，这就需要额外的投资。
本发明的系统还包括在绝缘导线连续不停地沿移动路径移动时将一种颜料换成另一种颜料的辅助装置。配置了与总管头42相同的，且具有第一和第二组喷咀的第二总管头58(见图9)。其次，例如介于两个总管头之间放置一个用于通过气缸62而作往复移动的管套60。总管头58的作用是要把颜料输送到其相关的喷咀，以涂敷导线的绝缘层。当想要改变颜色时，开始使颜料流到现时不用的总管头42上，控制气缸，使管套移到如图9中所见到的右方，以使移动着的绝缘导线与总管头58的喷咀46-46和50-50相隔开。管套已从总管头42移开后，流到总管头42的颜料由其相关的喷咀喷射到移动着的绝缘导线上。其后不久，流向总管头58的颜料就被切断。
管套装置可以有利地方便清洗设备。当总管头42或58之一不用时，且其喷咀与移动着的绝缘导线21隔开时，使清洗液流过不用的总管头的管状构件和喷咀，将它们清洗干净。
本发明的系统还可以包括防止不用的颜料溅回到绝缘导线上的装置。如从图10中见到的，总管道42可被封装在罩壳70内，排液口72从罩壳70的底部伸出。罩壳内配置了一个由电动机76驱动的离心风扇74。
风扇的转动有利地使从喷咀喷出的涂料的未被利用的部分向外流动，与罩壳的内表面相接触。未被利用的涂料沿罩壳壁流向排液口，然后流向再循环装置，再次使用。这种布置防止涂料从罩反溅回来，再进入涂敷区域而到导线上去，这会导致涂层不均匀。此外，通过风扇反转，可使清洗介质保持在风扇内以及喷咀和总管头的周围，彻底地清洗设备的这些部分。
要理解的是，上述的装置仅仅是有关本发明的一个说明。本领域的技术人员可以设计出体现本发明的原理，且属于本发明的实质范围内的其它装置。
权利要求
1.一种将涂料涂敷到细长材料外表面上的方法，所述方法包括使该细长材料和涂料源之间产生沿该细长材料纵轴线方向的移动路径的相对运动的步骤，所述方法的特征在于使该涂料的喷雾图形以这样的方式喷向该细长材料，即是使一组所述喷雾图形至少各自只占据一个平面范围，以及使所述一组喷雾图形各自的方向与该移动路径成预定的角度，所述一组喷雾图形是沿该移动路径交错排列的，围绕该移动路径一般为等角度地间隔开，且互相配合，从而在所述相对运动发生时防止所述细长材料出现不希望的波动。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，沿该移动路径布置第一组和第二组喷雾图形，各组所述喷雾图形沿该移动路径相隔开，所述第一组喷雾图形各自处于单个平面内，且与该移动路径成一预定的角度，所述第二组喷雾图形各自具有浓密的圆锥形状。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，使所述细长材料沿该移动路径移动，所述预定角度是要使所述喷雾图形的方向具有一个沿所述细长材料的移动方向的反方向的水平分量。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，使颜料从一颜料源流入一总管，且分配到一组喷咀中的每一个，所述方法还包括以下诸步骤将一条管子放置在该细长材料和该总管的各喷咀之间，然后使颜料从另一总管射出，射向所述细长材料。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述涂敷涂料的步骤包括与将塑料施加到所述细长材料上相配合地将颜料涂敷到该塑料上的步骤，该塑料是一种含氟聚合物的塑性绝缘材料。
6.一种制造塑性绝缘材料内包复有媒质装置的绝缘导线的方法，其特征在于，所述方法包括以下诸步骤把一种塑性绝缘材料加到该媒质装置上，根据权利要求1的步骤把一种颜料涂到该塑性绝缘材料上，以及收卷该上色的绝缘的媒质装置。
7.一种用于把颜料涂敷到包复细长材料的塑性绝缘材料上的设备，所述设备包括沿移动路径而连续推进包复有塑性绝缘材料的细长材料长度的传动装置，以及一颜料源，所述设备的特征在于喷雾装置与所述颜料源相连接，用以使该颜料的一组喷雾图形喷向并依附于该塑料绝缘层上，这些喷雾图形是沿该移动路径交错排列的，且沿不同的径向方向喷向该移动路径，这些喷雾图形的至少其中一些各自只布置在单个平面内，并且有效地稳定该细长材料，以防止在将颜料涂到该塑料绝缘层上时该细长材料长度连续增加情况下的波动。
8.根据权利要求7的设备，其特征在于，所述一组喷雾图形是由第一组喷咀和第二组喷咀喷涂的，所述第二组的各喷咀适合于大体上以浓密的圆锥形喷涂所述颜料。
9.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述第一组喷咀各自将颜料与移动路径成预定角度，以及沿着与该细长材料前进方向相反而有一水平分量的方向有效地把颜料涂敷到该细长材料长度连续增加时的该塑性绝缘材料上，所述一组喷咀各自沿该移动路径交错排列，而且围绕所述移动着的细长材料一般为等角度地隔开。
10.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述喷雾装置含有一个与所述颜料源相连接的，以及与所述第一和第二组喷咀相连接的第一总管，所述喷咀以这样的方式被装在附装于所述总管的装置上，即是可使所述喷咀移近或移离所述移动路径，所述设备还含有一个与颜料源相连接的，以及与第一组和第二组喷咀相连接的第二总管，这些喷咀是与连接到所述第一总管上的所述第一组和第二组喷咀相同的，所述设备还含有一个管状构件，所述管状构件适合于选择性地配置在该细长材料和所述第一个总管的喷咀之间，或者该细长材料和所述第二个总管的喷咀之间，以阻止来自所述总管之一的颜料喷到该塑性绝缘材料上，以便于来自另一个总管的颜料涂敷到该细长材料的绝缘材料上，所述设备还含有围绕所述喷雾装置而配置的罩壳装置，以及配置在所述罩壳装置内的装置，用以使过量的颜料从该塑性绝缘材料向外流动与所述罩壳装置相接触，所述设备还含有与所述罩壳装置相连接的再循环装置，用以积储未被利用的颜料，使之再循环到所述喷雾装置。
全文摘要
将颜料涂敷到以一种任意速度移动的导线、光纤等细长材料外的塑料绝缘材料表面的方法和装置。多个喷嘴沿移动路径交错排列，沿不同径向方向喷涂。第一组喷嘴(46-46)各自形成一平面范围的喷雾图形(45)，这些喷嘴有利地互相配合，使导线稳定，防止在移动路径中波动。第二组喷嘴(50-50)使颜料呈浓密的圆锥形(53)。两组喷嘴使导线长度连续增加时全部表面上有效地基本都涂上颜料。
文档编号B05D1/10GK1036153SQ8910100
公开日1989年10月11日 申请日期1989年2月25日 优先权日1988年2月26日
发明者拉里·林·布莱奇, 琼尼·安·罗伯特斯, 斯蒂芬·泰勒·泽布斯 申请人:美国电话电报公司